承臺(tái)大體積混凝土溫度裂縫控制應(yīng)用研究

姚正權(quán) 喻洪恩

摘 要：本文以浙江省文成至泰順（浙閩界）公路建設(shè)項(xiàng)目第WTTJ-4標(biāo)段洪溪特大橋?yàn)閷?shí)例對(duì)大體積混凝土溫度裂縫成因以及危害進(jìn)行闡述，以此為基礎(chǔ)，對(duì)其溫度控制方式、溫控措施進(jìn)行分析，旨在使承臺(tái)建設(shè)質(zhì)量進(jìn)一步提高。

關(guān)鍵詞：溫度裂縫;大體積混凝土;橋梁承臺(tái)

1 大體積混凝土溫度裂縫的主要成因

在對(duì)承臺(tái)實(shí)施施工過(guò)程中，由于溫度變形的影響，使大體積混凝土受到約束，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫，這主要是因?yàn)椋诨炷翝仓瓿珊?，水泥?huì)進(jìn)行水化凝結(jié)，散發(fā)大量水化熱，使混凝土溫度進(jìn)一步提高，導(dǎo)致其體積增大。通常水泥水化熱最集中的時(shí)間段為澆筑后3 d～5 d，該過(guò)程中水泥變形模量較小，為塑性過(guò)程，混凝土?xí)沾蟛糠值乃嗨療?，?dǎo)致基巖部分的體積不斷增加，使其受到壓應(yīng)力。之后由于混凝土導(dǎo)熱性能較低，導(dǎo)致其溫度下降緩慢，其變形模量增長(zhǎng)速度較快，在降溫過(guò)程中，基巖會(huì)阻礙其收縮，導(dǎo)致其拉應(yīng)力增大，當(dāng)該值大于一定值時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

2 大體積混凝土溫度裂縫的主要危害

我國(guó)對(duì)于大體積混凝土溫度裂縫的防護(hù)措施并不完善，導(dǎo)致大體積混凝土溫度裂縫不符合要求。通過(guò)對(duì)部分橋梁進(jìn)行研究可知，即使在其施工過(guò)程中采取了相應(yīng)的溫控措施，也會(huì)出現(xiàn)表面裂縫或貫穿裂縫，一旦這些裂縫超過(guò)規(guī)定值時(shí)，會(huì)使橋梁出現(xiàn)巨大的安全隱患，輕則會(huì)使結(jié)構(gòu)被破壞，重則會(huì)導(dǎo)致橋梁坍塌現(xiàn)象，不但會(huì)使維修成本增加，還會(huì)使使用者的生命和財(cái)產(chǎn)安全受到威脅，不利于社會(huì)發(fā)展。

3 施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大體積混凝土的主要溫控措施

3.1 對(duì)水泥水化熱進(jìn)行控制

為了使水泥水化熱進(jìn)一步降低，施工單位應(yīng)從以下三點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行控制：

（1）對(duì)水泥品種進(jìn)行選擇，應(yīng)使用中水化熱和低水化熱水泥進(jìn)行施工。

（2）以大體積混凝土60 d強(qiáng)度和后期強(qiáng)度為依據(jù)，對(duì)水泥用量進(jìn)行控制。

（3）增加粉煤灰用量，使水泥用量進(jìn)一步降低，并對(duì)粗骨料進(jìn)行合理選擇，使大體積混凝土配比合理性進(jìn)一步提高。

3.2 對(duì)入模溫度進(jìn)行控制

在對(duì)大體積混凝土施工溫度進(jìn)行控制過(guò)程中，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)入模溫度的控制，主要措施為：

（1）對(duì)細(xì)骨料和粗骨料進(jìn)行處理。在對(duì)石和砂實(shí)施存儲(chǔ)過(guò)程中，通常應(yīng)采用防曬儲(chǔ)存法，在進(jìn)行拌合時(shí)，應(yīng)使用低溫水對(duì)其進(jìn)行降溫處理，并嚴(yán)格進(jìn)行試拌。

（2）對(duì)拌和水進(jìn)行處理。為了使拌合水溫度進(jìn)一步降低，施工單位可采取摻加冰塊等方式對(duì)其進(jìn)行處理。

（3）對(duì)水泥進(jìn)行處理。水泥生產(chǎn)完成后溫度較高，為了防止其對(duì)入模溫度產(chǎn)生影響，施工單位應(yīng)先放置一定時(shí)間，待其達(dá)到規(guī)定溫度后方可實(shí)施施工。

（4）對(duì)澆筑時(shí)段進(jìn)行選擇?；炷恋娜肽囟扰c澆筑環(huán)節(jié)的溫度息息相關(guān)，因此施工單位應(yīng)選擇多云或夜間時(shí)段對(duì)其進(jìn)行澆筑。

3.3 對(duì)冷卻管進(jìn)行合理應(yīng)用

在對(duì)大體積混凝土溫度實(shí)施控制過(guò)程中，冷卻水管的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)對(duì)冷卻管進(jìn)行合理應(yīng)用，可以使混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)一步降低，因此施工單位應(yīng)對(duì)其溫度和水流量進(jìn)行控制，達(dá)到調(diào)整混凝土降溫速率和溫度峰值的目的。

3.4 表面保溫保濕措施

（1）對(duì)表面實(shí)施保溫的主要措施。在承臺(tái)澆筑完成后，施工單位可對(duì)表面進(jìn)行二次收漿抹平施工，在此過(guò)程中，為了降低塑性收縮裂縫的發(fā)生率，施工單位可將濕麻袋覆蓋于表面。上層頂面混凝土終凝后，施工單位可采取蓄水方式對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，通常蓄水深度應(yīng)為5 cm～10 cm。除此之外，施工單位還可以將泡沫板、土工布等覆蓋物粘貼在承臺(tái)側(cè)面。當(dāng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程出現(xiàn)溫度驟降現(xiàn)象時(shí)，施工單位還應(yīng)加強(qiáng)保溫措施。

（2）對(duì)表面實(shí)施保濕的主要措施。在橋梁施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)對(duì)承臺(tái)混凝土表面進(jìn)行定期檢查，并對(duì)其進(jìn)行灑水處理，使其表面濕度達(dá)到要求，通常保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)大于14 d。

4 工程概況

浙江省文成至泰順（浙閩界）公路建設(shè)項(xiàng)目第WTTJ-4標(biāo)段洪溪特大橋位于泰順縣筱村鎮(zhèn)巖漈頭村西北側(cè)，跨越洪溪，場(chǎng)地處于峽谷地帶，兩側(cè)地勢(shì)陡峭，峽谷切割較深，呈V字型，切割深度達(dá)340 m，丘陵頂部高程510 m，溝底高程170 m。洪溪特大橋承臺(tái)塔座為14.6*27.6*8 m，混凝土設(shè)計(jì)方量3 000 m3，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C45，為大體積混凝土，大體積承臺(tái)混凝土防開(kāi)裂現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方法依托洪溪特大橋承臺(tái)塔座進(jìn)行。承臺(tái)塔座分兩次澆筑，第一次澆筑0 m～2.5 m高，共計(jì)混凝土1 000 m3，第二次澆筑2.5 m～8 m高，共計(jì)混凝土2 000 m3。本橋梁工程施工時(shí)間為9-12月，通過(guò)對(duì)往年天氣情況進(jìn)行分析可知，該地溫度最高月份為9月，該月平均溫度為26℃，最低和最高溫度為22℃和30℃;溫度最低月份為12月，該月平均溫度為6℃，最低和最高溫度為-2℃和13℃，為了降低其溫度裂縫發(fā)生率，施工單位應(yīng)對(duì)溫差進(jìn)行控制。

4.1 對(duì)原材料和配合比實(shí)施設(shè)計(jì)

某工程在施工過(guò)程中，其承臺(tái)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C45，主要原料有：

（1）水泥為中熱硅酸鹽水泥，型號(hào)為P.M.H42.5。

（2）砂料為河砂，細(xì)度模數(shù)為2.5。

（3）碎石為連續(xù)級(jí)配，其19 mm～31.5 mm，9.5 mm～19 mm以及4.75 mm～9.5 mm摻配比例分別為15%、65%和20%。

（4）優(yōu)質(zhì)粉煤灰。

（5）無(wú)污染水。

（6）減水劑為聚羧酸高效減水劑。

4.2 施工要點(diǎn)

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析可知，在對(duì)承臺(tái)進(jìn)行澆筑時(shí)，可以將其分成1.5 m、2 m、1.5 m、2 m四層，總高度為7 m。在實(shí)施澆筑過(guò)程中，相鄰2層之間的施工間隔時(shí)間不應(yīng)大于7 d，且應(yīng)在上層混凝土初凝之前完成對(duì)下層混凝土的澆筑。為了對(duì)溫度裂縫進(jìn)行有效控制，該工程對(duì)冷卻水管進(jìn)行了合理的布設(shè)，主要內(nèi)容為：在每層混凝土內(nèi)布設(shè)2層冷卻水管，直徑為2.5 mm×50 mm，與此同時(shí)，每層混凝土冷卻水管和頂面及底面距離也存在差異。

（1）在對(duì)第一層混凝土中的冷卻水管進(jìn)行布設(shè)時(shí)，其與底面的距離為0.4 m，與頂面的距離為0.3 m。

（2）在對(duì)第二層混凝土中的冷卻水管進(jìn)行布設(shè)時(shí)，其與底面的距離為0.8 m，與頂面的距離為0.4 m。

（3）在對(duì)第三層混凝土中冷卻水管進(jìn)行布設(shè)時(shí)，其與底面的距離為0.3 m，與頂面的距離為0.4 m。

（4）在對(duì)第四層混凝土中的冷卻水管進(jìn)行布設(shè)時(shí)，其與底面的距離為0.8 m，與頂面的距離為0.3 m。四層混凝土中的冷卻水管共有8層，且每層管道之間的水平間距為1 m。

5 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)大體積混凝土進(jìn)行施工過(guò)程中，由于溫度裂縫的存在，導(dǎo)致其應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，使其使用壽命受到影響。通常表層裂縫會(huì)是混凝土耐久性受到影響，而深層裂縫以及貫穿裂縫會(huì)使結(jié)構(gòu)整體性被破壞。因此施工單位應(yīng)采取合適的溫控措施，對(duì)大體積混凝土施工過(guò)程進(jìn)行控制，使其裂縫發(fā)生率進(jìn)一步降低，從而達(dá)到提高橋梁承臺(tái)施工質(zhì)量的目的。

參考文獻(xiàn)：

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